Force électrostatique

[invite03b4607d]

Bonjour, comment calculer la force électrostatique, en Newton, s'exerçant entre le proton et l'électron d'un atome d'hydrogène dans son état fondamental.
Puis comment calculer en eV leur énergie potentielle électrostatique.
Merci d'avance.
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[Kavey]

Une solution ?

[invite03b4607d]

quelqu'un peut m'expliquer ce que je dois faire ?

[LPFR]

Bonjour.
Si vous connaissez la distance entre l'électron et le proton, utilisez la loi de Coulomb.

On ne sait pas calculer l'Énergie électrostatique ni LE potentiel électrostatique. Mais on sait calculer la différence d'énergie entre deux positions, et la différence de potentiel électrique entre deux points.
Ce qui arrive est que, dans ce type de problèmes, on choisit souvent une position comme zéro d'énergie ou de potentiel. Très souvent c'est l'infini (quant on peut le faire). Et on oublie trop souvent de le dire.

Il faut que vous calculiez le champ électrique du proton. Puis, intégrer ce champ entre le point choisi et l'infini, pour obtenir la différence de potentiel entre ce point et l'infini.

Pour transformer de joules en eV, regardez la définition de eV dans wikipedia.

Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[tempsreel1]

bjr, tu prends le rayonde bohr de l'électron de l'atome H puis tu utilises la loi de coulomb

slt

[invite03b4607d]

le rayon de bohr de l'électron de H c'est quoi au juste ??

[LPFR]

le rayon de bohr de l'électron de H c'est quoi au juste ??

Bonjour.
Regardez wikipedia.
Au revoir.

[invite03b4607d]

Ok mais j'ai pas compris comment je dois l'utiliser avec la loi de coulomb.

[invite0255a0c1]

La loi de Coulomb exprime la force électrique qui s'applique entre 2 charges en fonction de la distance qui les sépare.

Cette distance c'est le rayon de Bohr dans ton cas.

[invite03b4607d]

Quelle est la loi de coulomb pcq la je crois que je n'est pas la bonne formule.

[invite0255a0c1]

J'avoue avoir du mal à comprendre comment tu peux avoir à résoudre un exercice sur l'énergie potentielle électrique sans connaître la loi de Coulomb

Une petite recherche Google suffit, ceci dit

[invite03b4607d]

oui mais en faite j'ai pas compris pk je dois utiliser le rayon de bohr je le remplace par quoi dans la formule de coulomb ?

[invite03b4607d]

la formule de coulomb c'est c'est bien q1*q2*distance /(4pi*episilon*distance^
3) ?

[invite0255a0c1]

oui (tu peux simplifier les distance par contre)

Et donc, pour la troisième fois: tu as besoin de la distance entre l'électron et le proton dans un atome d'hydrogène et on t'a dit que c'était le rayon de Bohr.

Je pense qu'on sait pas plus t'aider

[invite03b4607d]

oui mais c'est ça que je ne comprend pas je fait quoi avec le rayon de bohr je le ramplace par le distance dans la loi coulomb???

[invite03b4607d]

ça fait q1*q2/(4pi*epsilon*rayon de bohr²) c'est bien ça ??

[tempsreel1]

oui , le tt avec les bonnes unités

[vaincent]

ça fait q1*q2/(4pi*epsilon*rayon de bohr²) c'est bien ça ??

Bonjour,

oui c'est ça. Ce qu'il faut bien comprendre c'est que le rayon de Bohr(environ 53*10^-12 m), c'est la distance (calculée selon le modèle de Bohr) entre l'électron et le proton dans un atome d'hydrogène dans l'état fondamental(ce qui signifie dans ce cas que l'électron est "au plus près" du proton). Puisque le force de coulomb entre 2 charges q1 et q2 varie en fonction de l'inverse du carré de la distance qui les sépare, on doit bien remplacer cette distance par le rayon de bohr lorsque ces 2 charges sont le proton (charge positive + 1.6x10^-19 coulomb) et l'électron (charge négative -1.6x10^-19 coulomb).

Si tu exprimes bien les charges en coulomb, la distance en mètre et epsilon0 qui vaut 8.85x10^-12 en unité S.I., la force électrostatique (force de Coulomb) sera bien en Newton.

Ensuite l'énergie potentielle électrostatique représente ici l'énergie que possède l'électron (symétriquement, le proton) soumis à la force électrostatique du proton (symétriquement l'électron). La relation entre la force de Coulomb et l'énergie potentielle électrostatique est donnée par (ça ne fait peut-être pas partie de ton programme de savoir ça, mais je te le donne au cas où). Ep est donc l'opposée de la primitive de F c'est-à-dire (ne pas oublier que cette énergie est donnée à une constante près, mais que dans ce cas on prend cette constante égale à 0). La distance étant toujours le rayon de Bohr, il suffit de remplacer. Tu obtiens un résultat en Joule. L'électron-volt est une unité très pratique lorsque les énergies en jeu sont faibles comme ici. la conversion est 1 eV = 1.6x10^-19 J, et tu en déduis l'energie potentielle électrostatique en eV.

[invite03b4607d]

j'ai trouvé -8.234*10^-8 N pour al une c'est normal que ça soit négatif ??

[vaincent]

j'ai trouvé -8.234*10^-8 N pour al une c'est normal que ça soit négatif ??

le signe (-) te donnes en fait le sens du vecteur force. La force exercée par le proton sur l'électron est en effet dirigée vers le proton et à pour point d'application l'électron. On écrit donc :



où le vecteur u est un vecteur unitaire dirigé du proton vers l'électron et ||vec(F)|| est le module de vec(F) qui vaut ce que tu as trouvé sans le signe -.

La force execée par l'électron sur le proton est égale en module mais de sens opposée en vecteurs (3ème loi de Newton, action-réaction)

[invite03b4607d]

donc ce que j'ai trouvé c'est Fe->p ou l'inverse ??

[vaincent]

à toi de le savoir, je t'ai donné toutes les infos. Il suffit de réfléchir

[invite03b4607d]

oui j'ai trouvé Fe->p mais comment savoir si tu me l'aurais pas dit.
Pourquoi Fe->p est négatif.

[tempsreel1]

bah , laisse tomber le signe si tu es en 1erS , tu prends la valeur absolue

[vaincent]

oui j'ai trouvé Fe->p mais comment savoir si tu me l'aurais pas dit.
Pourquoi Fe->p est négatif.

Pour des charges de signe opposé la force est attractive. Pour des charges de même signe la force est répulsive. Voir ICI. J'imagine que tu as dû voir ça en cours, non?

[invite03b4607d]

Oui donc pour une force attractive on a un résultat négatif ?

[vaincent]

Oui donc pour une force attractive on a un résultat négatif ?

C'est vrai que c'est pas spécialement facile à comprendre car il y a le signe (-) et de ou des charges et le signe (-) du vecteur directeur. Si tu regardes bien les schémas que je t'ai fourni, que l'on soit dans le cas attractif ou répulsif, il y a un vecteur force qui est selon et un autre selon . Force attractive ne veut donc pas toujours dire négative.

La meilleure façon de savoir comment s'en sortir dans tous les cas, est de calculer la valeur absolue de la quantité et qui est égale au module de la force de Coulomb. (le module d'un vecteur est toujours positif). Donc peu importe si il y a des charges négatives et/ou positives, tu fais comme-ci elles était toutes positives et ça te donne directement l'intensité de la force électrostatique. (puisque de toute façon lors du calcul du module, on met au carré avant d'en prendre la racine, les signes moins disparaissent)
Une fois cette valeur calculée, tu choisis la direction de ton vecteur unitaire, par exemple (dirigée du proton vers l'électron). Si on note F le module de alors on a :

point d'application l'électron(c'est la force qu'exerce le proton sur l'électron)

et

point d'application le proton(c'est la force qu'exerce l'électron sur le proton).

ça c'est pour le cas attractif. pour le cas répulsif(2 électrons par exemple) c'est l'inverse.